新型塑鋼板樁在防滲處理中的應用

張預定 孔建偉

(寧波市水利水電規(guī)劃設計研究院，浙江 寧波 315192)

1 工程概況

某地塊面積約0.3km2，周長約2600m。本場地為吹沙形成，地面高程約1.1m，地下水位高，吹沙厚度約3～4m。本地塊土質(zhì)松軟，面積廣闊，積水嚴重，植被茂盛，雜草叢生，吹沙層承載力差。現(xiàn)本地塊需要蓄水以形成養(yǎng)殖塘。

地基土層由淺入深分別為：①層沖填土，主要由粉砂組成；②-1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；②-2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。根據(jù)場地附近地質(zhì)勘察報告，三個土層力學性質(zhì)均較差，①層沖填土滲透系數(shù)k為5.00E-04cm/s；②-1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土滲透系數(shù)kv為7.20E-07cm/s、kh為1.00E-06cm/s，固結(jié)系數(shù)Cv為0.8E-3cm2/s，Ch為0.9E-3cm2/s。因此可知本地塊吹沙層滲透系數(shù)大，場地蓄水能力差。

2 防滲技術(shù)方案

為了滿足本地塊的蓄水要求，本工程設計的重點就是截滲。截滲可以從水平截滲和垂直截滲兩個方向考慮。水平截滲主要是在養(yǎng)殖塘底部滿鋪防滲復合土工膜等材料。垂直截滲可采用打設板樁、開挖截水槽、高壓旋噴灌漿、砼防滲墻等措施。

對于本工程而言，較適合的有以下三種防滲處理方案。

2.1 池底滿浦防滲土工膜（水平截滲）

防滲復合土工膜是用土工織物與土工膜復合而成的不透水材料，它廣泛應用于防滲工程以及廢料場的防污處理等。

對于本工程，由于防滲復合土工膜需要在養(yǎng)殖塘底部滿鋪處理，而本地塊土質(zhì)松軟，植物茂盛，面積廣，積水嚴重，因此具有一定的施工難度，主要為：

（a）養(yǎng)殖塘內(nèi)部土方普遍較濕，土方抗壓能力差，吹沙層容易發(fā)生液化，因此采用機械施工困難。

（b）防滲復合土工膜在鋪設前應清掃土工膜鋪設面，要求基體平整，土體堅實，不能凹凸不平、有裂紋等，不能有尖銳物、石塊、鐵絲、木棒等，防滲范圍內(nèi)的草皮，樹根要清除，與膜接觸面還應鋪設粒徑小的沙土或粘土作防護層。因此，鋪設土工膜前將會有大量的表面清理工作。而且，本地塊地表為吹填土層，地表土質(zhì)松軟，因此無法進行機械清表及清表物搬運，需人工搬運清理。

（c）本地塊地表積水嚴重，因此防滲復合土工膜的攤鋪、搬運以及粘合難度均較大。防滲復合土工膜雖然自身防滲效果很好，但是在土工膜連接處如果施工質(zhì)量不好很容易發(fā)生滲漏。

若采用池底滿浦防滲土工膜，本項目的防滲處理投資約920萬。

2.2 堤岸打設鋼板樁（垂直截滲）

打設鋼板樁是一種傳統(tǒng)的用于工程防滲的方法。鋼板樁具有高效、耐久、簡捷、輕巧而密封防滲的極佳斷面結(jié)構(gòu)形狀，具有滿足工程結(jié)構(gòu)需求、功能可靠、使用便利且安全環(huán)保等獨特優(yōu)勢。與其它工法相比，鋼板樁施工具有施工簡單、作業(yè)占用場地較小、施工操作靈活簡單；作業(yè)快捷，施工工期短，適于實施洪澇、塌方、塌陷、流沙等災害的快速搶險。

若采用塑鋼板樁，本項目的防滲處理投資約837萬。

2.3 堤岸打設塑鋼板樁（垂直截滲）

高強度塑鋼組合板樁是一種新型建筑材料板樁，由高分子強化復合材料經(jīng)多種添加劑混合后一次擠壓成型的高強度新型板樁，簡稱塑鋼板樁。

與傳統(tǒng)樁型相比，塑鋼板樁具有截面抗彎性能優(yōu)良、變形能力強、重量輕、綠色環(huán)保、樁身質(zhì)量可靠、施工方便快捷、工程造價低等優(yōu)點。經(jīng)試驗，塑鋼板樁濕熱老化、高低溫循環(huán)和酸堿老化的強度保持率都在95%以上，具有很好的耐濕熱性能和耐酸堿性能。相較于傳統(tǒng)材料10-20年的使用壽命，塑鋼板樁可長達50-100年，后期無需維護，節(jié)約大量人力、資金等社會成本。塑鋼板樁已逐漸應用于河道、海堤、湖泊、港口碼頭護岸、地下防滲墻、基坑支護等工程建設領(lǐng)域。

若采用塑鋼板樁，本項目的防滲處理投資約455萬。

對比以上三種方案可知，防滲復合土工膜費用最高，且需滿鋪處理，施工比較困難，在土工膜連接處如果施工質(zhì)量不好容易發(fā)生滲漏。鋼板樁費用也較高且易于銹蝕。塑鋼板樁費用最低，且塑鋼板樁為高分子復合材料，具有材質(zhì)輕、隔水性能好、抗老化、耐腐蝕、使用壽命長，綠色環(huán)保無污染等優(yōu)點，因此本工程推薦采用方案③塑鋼板樁。

3 塑鋼板樁布置設計

3.1 塑鋼板樁樁長設計

由于本地塊吹沙層下部為淤泥不透水層，且吹沙層厚度不算特別厚（3～4m），因此設計使塑鋼板樁完全截斷吹沙層。若下部為粘性土不透水層，板樁底部應插入粘性土層內(nèi)不少于0.5m，因此設計塑鋼板樁底部插入淤泥層內(nèi)1m。另外，將鋼板樁頂部插入粘土堤壩內(nèi)部1m。由于吹沙層厚約4m，因此，本工程塑鋼板樁樁長設計為6m。

3.2 塑鋼板樁型號選擇

由于本工程塑鋼板樁是打設在土體內(nèi)部，塑鋼板樁兩側(cè)承受水壓差不是很大，因此塑鋼板樁可以選用壁厚較薄的型號。另外為了盡可能減少滲漏發(fā)生的途徑，塑鋼板樁單樁寬度應盡可能大。

塑鋼板樁的性能指標應符合下表規(guī)定。

4 塑鋼板樁施工工藝

4.1 施工設備

（1）塑鋼板樁打設動力應根據(jù)施工條件選擇，振動敏感區(qū)段不宜采用振動式。

（2）防滲墻施工時應考慮設計要求及地質(zhì)情況選擇合適的打設動力。

（3）打設導架高度、送樁長度和打設能力應滿足打設深度要求。

表1 3-2塑鋼組合板樁性能指標

圖1 塑鋼板樁推薦截面形式

（4）塑鋼板樁陸上施工設備尚應滿足下列要求：

①陸上施工機械的可采用履帶式挖機、吊機、鉆機等；

②設備的接地壓力適應軟弱地基承載力的要求；

③設備移動靈活、操作方便、功效高、定位迅速準確、容易控制；

④設備安全、可靠，能平穩(wěn)操作。

（5）塑鋼板樁打設宜采用送樁打設法，送樁斷面尺寸應滿足打設垂直度、深度等對送樁強度和剛度的要求，并應減少對地基土的擾動。

4.2 陸上施工

（1）塑鋼板樁施工宜按下列順序進行：

①場地平整；

②定位施工基準點；

③安裝施工導架；

④將塑鋼板樁安裝于送樁；

⑤入樁；

⑥拔出送樁；

⑦施工下一根樁。

（2）塑鋼板樁定位偏差應小于30mm，打樁定位時，送樁與塑鋼板樁定位點標記偏差不應超過50mm。

（3）打樁過程中的垂直度偏差不應大于5H/100。

（4）打樁過程中應逐根自檢，不符合驗收標準時應拔出重新打設。

（5）塑鋼板樁打設過程中應做好施工原始記錄。

（6）回填時，每次回填高度不宜大于300mm，且分層夯實。

4.3 工程檢驗

（1）塑鋼板樁的檢驗內(nèi)容應包括板樁的制作質(zhì)量檢驗、施工質(zhì)量檢驗等。

（2）塑鋼板樁施工前，應檢查塑鋼板樁產(chǎn)品合格證、強度檢測報告、樁身標記、材料檢測報告等，形成塑鋼板樁進場驗收記錄。

（3）塑鋼板樁施工結(jié)束后，應對成樁的平面位置、樁頂標高、樁接口完整性、樁身垂直度等內(nèi)容進行檢驗。

（4）塑鋼板樁施工的質(zhì)量檢測應滿足現(xiàn)行國家相關(guān)規(guī)定。

5 結(jié)語

本工程完工后經(jīng)過幾年的蓄水養(yǎng)殖，現(xiàn)養(yǎng)殖塘運行情況良好。本工程的實施有效的解決了養(yǎng)殖塘滲漏問題，保證了養(yǎng)殖塘蓄水養(yǎng)殖的能力。

由于養(yǎng)殖塘工程的特殊性，對于養(yǎng)殖塘工程的防滲處理，尚無專門的規(guī)范、規(guī)程。本工程的實施也為同類工程的解決提供了一個成功的范例。